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如何做“热水冻结速度快于冷水”的实验?

已有 4677 次阅读 2012-6-30 08:13 |个人分类:镜子大全|系统分类:科研笔记| 实验, 冻结速度

如何做“热水冻结速度快于冷水”的实验?
作者: mirror (*)
日期: 06/29/2012 01:42:15

——实验重复不了!杨老师抱怨了。想做的、需要做的人们没有条件,不想做的人手里有无穷的魔法。世道不公啊。

要想竞争出众,必须要思考周全。能有视觉的数据最好,没有就要考虑候补的方案。测水温的热电偶(http://www.bjsailing.com.cn/product/images/stto-h.pdf),测表面温度的(http://www.bjsailing.com.cn/product/images/stto-f.pdf)。当然,这个表面的热电偶并不理想。可以选用更漂亮的。总之,要足够地小。干的活儿要让人觉得漂亮。

至少两个,最好三个热电偶,分别放在水的中央、容器内壁和外壁上。要固定这是必须的。如何固定?八仙过海。标准就是实用、美观。热电偶的读取仪器,有万用表,有usb的记录仪(http://www.pcsensor.com.cn/athena/offerdetail/sale/chenmer-1031801-771889043.html)。最好是把引线拉到冰箱外边,用计算机读取数据。

当然,要知道冰箱的制冷条件。至少要了解一下大约的性能。冷却空间的尺寸也要有测量和记录。

都准备好了,换不同初始温度的水进去,然后记录温度随时间的变化就是了。也可以改变水的量。改变封口条件等等的。要拿1000磅,这点功夫还是要下的。

至于解释,只要有结果,解释不是很困难吧?

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

热水先冻与最速滑线的类比。
作者: mirror (*)
日期: 06/28/2012 18:04:22

有个最速降线的问题,是问从从高度H的A点到地面上的B点的最短时间。最短距离很好理解,AB两点间的连线。但是距离最短并不一定是时间的最快(短),因此需要算一下时间最短的途径。

“热水先冻”是说距冰点远的高温水比距冰点近的低温水要先结冻。如果把温差比作“距离”,就是说距离短的途径反而花费时间长。有这样的事情么?想想最速降线的问题,应该说有可能。当然,“热水先冻”也是有条件的。说铅球羽毛的下落时间相同,也是要有条件的呢。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

仍然不是一回事。
作者: 吴礼
日期: 06/28/2012 20:09:52

最速滑线涉及的是“度规”的问题,也就 是怎样度量距离的问题。而这个问题在热水先冻里不存在。

看来有必要推荐一个博客:欧阳峰 受伤后
作者: mirror
日期: 06/28/2012 20:34:28

欧阳峰 受伤后
结论:武功天天要练,内功外功,。。

怎样度量距离的问题的确是个“规”的问题。把温差对应空间距离的话,哪个先到冰点如何不是相似型呢?

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

路径,路径!
作者: 吴礼
日期: 06/28/2012 20:54:51

一个是不同路径,一个是前一个路径经过后者的起点。

看这个“点”给纠结的。
作者: mirror
日期: 06/28/2012 21:19:11

温度-时间图上,热水的降温曲线可以过凉水的初始温度点。但是两杯水可以后两条不同的降温曲线啊。降温曲线与下滑的各类路径有不同么?
离得近,不见得先到。这在日常里也不难理解吧?

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

请展开细说:在温度一样以后,降温曲线会如何不同?
作者: 吴礼
日期: 06/28/2012 21:39:43

有个“马科夫”的概念,搞清楚了很多工程问题就不难了。

“惯性”的法则就会使原来快的体系还要保持快。
作者: mirror
日期: 06/28/2012 21:54:53

两个体系的T虽一样,但是T的时间微分不一样。所以快的降温曲线会在某个时刻越过慢的降温曲线,接近冰点温度。

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

降温有惯性?写个方程吧。
作者: 吴礼
日期: 06/28/2012 22:15:44

降温速度到底与那些参数有关?热水降到冷水温度时, 哪些参数与冷水不同?

单纯的散热方程可以写出来。只要有个空气的与表面的交换系数。
作者: mirror
日期: 06/28/2012 22:29:26

问题是这个系数在高温水的时候必须是个温度的函数。这样一来,两个体系就不一样了 。

惯性,不但这里有,电路上同样有。比如说脉冲的下降边,快了之后会有overshoot的现象吧?

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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。


示意图初始温度20和80度的情形。
作者: mirror
日期: 06/28/2012 23:10:16

红和蓝,同样的冷却(散热)条件时的情形 。高温的水慢结冰。
但是黑曲线是考虑到高温水散热快的因子后的情形。这时,热水要比冷水早到冰点。

 
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就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。

不用打比方了,就说水散热的事。你这个曲线是什么方程得来的?
作者: 吴礼
日期: 06/29/2012 06:31:52

散热系数只与当时温度有关,还是与以前的温度历史有关?


 热水先冻与最速滑线的类比。 (262 字)     - mirror     06/28 18:04     (286772)
 最速线问题的起点终点是固定的,变的是路径。结冰问题中起点是不同的。 (空)     - 吴礼  
 换个视角看:距离目标最近的,不等于是最快的。 (空)     - mirror     06/28 20:01     
 仍然不是一回事。 (44 字)     - 吴礼   
 看来有必要推荐一个博客:欧阳峰 受伤后 (139 字)     - mirror     06/28 20:34     (286794)
 路径,路径! (24 字)     - 吴礼    
 看这个“点”给纠结的。 (116 字)     - mirror     06/28 21:19    
 请展开细说:在温度一样以后,降温曲线会如何不同? (26 字)     - 吴礼     
 “惯性”的法则就会使原来快的体系还要保持快。 (52 字)     - mirror     06/28 21:54    
 降温有惯性?写个方程吧。 (34 字)     - 吴礼     
 单纯的散热方程可以写出来。只要有个空气的与表面的交换系数。 (93 字)     - mirror     06/28 22:29   
 示意图初始温度20和80度的情形。 (260 字)     - mirror     06/28 23:10   
 不用打比方了,就说水散热的事。你这个曲线是什么方程得来的? (26 字)     - 吴礼    




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